(57)【要約】【課題】  回折型対物レンズの回折作用によって光検出器近傍に複数の焦点が生じる場合にも、適正焦点に対するＳカーブを円滑に導き出すことができるようにする。【解決手段】  光検出器の前段に、赤外レーザ光をメイン光とサブ光に分離するとともに、サブ光に拡散作用を付与するＨＯＥ（ホログラム素子）を配置する。分離されたメイン光とサブ光は、それぞれ異なるセンサーパターンにて受光される。各センサーパターンの検出信号から生成される２つのフォーカスエラー信号ＦＥ１およびＦＥ２は、図４に示す関係を有している。フォーカスエラー信号ＥＦ２は、Ｓカーブの振幅が、同一タイミングにてフォーカスエラー信号ＥＦ１上に生じるＳカーブの振幅と略同じ大きさとなるように増幅される。ＦＥ＝ＦＥ１−α・ＦＥ２を実行することにより、不要なＳカーブが相殺されたフォーカスエラー信号が取得される。【選択図】    図４
2007066368.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光の通過領域にブレーズ型回折格子が形成された対物レンズを有する光ピックアップ装置において、
異なる波長のレーザ光を出射するレーザ光源と、
記録媒体からの戻り光をメイン光とサブ光に分割する光分割素子と、
前記メイン光を受光するとともに該メイン光の状態に応じて第１のフォーカスエラー信号を生成するためのセンサー群を有する第１の光検出器と、
前記サブ光を受光するとともに該サブ光の状態に応じて第２のフォーカスエラー信号を生成するためのセンサー群を有する第２の光検出器を備え、
前記光分割素子と前記第１および第２の光検出器は、前記対物レンズを光軸方向に変位させたときに、前記ブレーズ型回折格子によって回折された各次数の回折光に応じて前記第１および第２のフォーカスエラー信号上にそれぞれ生じる複数のＳカーブの出現タイミングが、前記対物レンズ変位時の時間軸方向において互いにほぼ１タイミングずつずれることとなるよう調整されている、
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光ピックアップ装置において、
前記第１および第２の光検出器は、その受光面がそれぞれ同一平面上に位置づけられるようして一体的に形成され、
前記光分割素子は、前記Ｓカーブの出現タイミングが前記対物レンズ変位時の時間軸方向において互いにほぼ１タイミングずつずれることとなるよう、前記戻り光の拡散状態を調整する、
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の光ピックアップ装置において、
前記光分割素子は、前記戻り光の通過領域に、波長選択性の回折パターンを有するホログラム素子により構成されている、
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項４】
請求項３に記載の光ピックアップ装置において、
前記第１および第２の光検出器の何れか一方は、前記レーザ光源から出射される各波長のレーザ光のうちその光軸が基準レーザ光の光軸に一致するレーザ光を受光する位置に配置され、他方は、前記基準レーザ光の光軸に対して光軸ずれが生じているレーザ光を受光する位置に配置されており、
前記ホログラム素子には、このようにして配置された前記第１および第２の光検出器に対し、当該選択波長に対応する波長のレーザ光を前記メイン光とサブ光に分割してそれぞれ導くような回折パターンが形成されている、
ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項５】
請求項１ないし４の何れか一項に記載の光ピックアップ装置を具備する光ディスク装置において、
前記第１の光検出器から出力される信号から前記第１のフォーカスエラー信号を生成する第１の演算回路と、
前記第２の光検出器から出力される信号から前記第２のフォーカスエラー信号を生成する第２の演算回路と、
前記第１のフォーカスエラー信号と前記第２のフォーカスエラー信号の間の差分を算出してサーボに用いるフォーカスエラー信号を生成する第３の演算回路を有する、
ことを特徴とする光ディスク装置。
【請求項６】
請求項５に記載の光ディスク装置において、
前記第３の演算回路は、前記第１のフォーカスエラー信号と前記第２のフォーカスエラー信号の振幅レベルを調整するためのアンプ回路を具備する、
ことを特徴とする光ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ピックアップ装置および光ディスク装置に関し、特に、複数波長のレーザ光を照射可能な互換型光ピックアップ装置およびそれを搭載する光ディスク装置に用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、青色レーザ光を用いる次世代ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）の規格化が進められている。かかる規格化に伴い、既存のＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤの他、次世代ＤＶＤにも対応し得る互換型光ピックアップ装置の開発が検討されている。ＣＤ／ＤＶＤ／次世代ＤＶＤ互換型の光ピックアップ装置においては、従来のＣＤ／ＤＶＤ互換型光ピックアップ装置と同様、各波長のレーザ光を単一の対物レンズにてディスク上に収束させるようにするのが望ましい。この場合、対物レンズとして、レーザ光の通過領域にブレーズ型回折格子を有する回折型の対物レンズを用いることができる。
【０００３】
ところが、かかる対物レンズに各波長のレーザ光をそれぞれ無限系にて入射させると、次世代ＤＶＤ用レーザ光とＣＤ用レーザ光の波長の関係から、以下に示す如く、ＣＤ用レーザ光にフレアの問題が生じる。
【０００４】
図１０（ａ）および（ｂ）は、次世代ＤＶＤ用レーザ光（青光）の２次回折光の回折効率が最大となるブレーズ型回折格子を対物レンズのレーザ光入射面に形成したときの、次世代ＤＶＤ用レーザ光とＣＤ用レーザ光（赤外光）の回折状態および焦点位置を示すものである。この場合、赤外光の波長（７８５ｎｍ程度）が青光の波長（４０８ｎｍ程度）の約２倍であることから、かかる回折格子による赤外光の１次回折光の回折効率もまた、青光と同様、ほぼ最大値を示すようになる。しかし、その一方、このような波長の関係から、青光の２次回折光と赤外光の１次回折光の回折角（ブレーズ角）は、同図（ａ）に示すように、互いにほぼ同じ大きさを持つようになる。その結果、同図（ｂ）に示すように、対物レンズによる青光（２次回折光）と赤外光（１次回折光）の焦点位置は略同じ位置となり、青光と赤外光を光軸方向に分離できなくなる。このため、次世代ＤＶＤとＣＤの基板厚差に応じた収差を、赤外光に導入することができなくなる。
【０００５】
これに対し、次世代ＤＶＤ用レーザ光（青光）の３次回折光の回折効率が最大となるブレーズ型回折格子を対物レンズのレーザ光入射面に形成した場合には、青光と赤外光の波長の関係から、図１０（ｃ）に示す如く、赤外光の１次回折光と２次回折光の回折角を青光の３次回折光の回折角に対し相違させることができる。この場合、赤外光の１次回折光と２次回折光の回折効率は４０％程度に低下するが、同図（ｄ）に示す如く、対物レンズによる青光（３次回折光）と赤外光（１次回折光、２次回折光）の焦点位置を分離させることができ、したがって、次世代ＤＶＤとＣＤの基板厚差に応じた収差を、赤外光に導入することができるようになる。
【０００６】
ところが、この場合には、同図（ｄ）に示す如く、対物レンズによる赤外光の焦点として、２次回折光による焦点（ＣＤ用焦点）とは別に、１次回折光による不要な焦点が生じ、さらに、ディスクから反射された２次回折光と１次回折光が、復路において再び、対物レンズのブレーズ型回折格子から回折を受けることにより、光検出器付近の光軸上には、３つの焦点が生じることとなる。このため、光検出器からの信号をもとにフォーカスエラー信号を生成すると、対物レンズの変位位置に応じて、フォーカスエラー信号上に３つのＳカーブが生じる。このとき、赤外光の１次回折光の回折効率は２次回折光の回折効率とほぼ同じ大きさであるため、不要焦点によるＳカーブの振幅は、適正焦点によるＳカーブの振幅に対して、無視し得ない大きさを持つものとなる。
【特許文献１】特開２００４−２８８２２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明は、このように光検出器近傍に複数の焦点が生じる場合にも、適正焦点に対するフォーカスエラー信号のＳカーブを円滑に導き出すことができる光ピックアップ装置およびそれを用いた光ディスク装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題に鑑み本発明は、それぞれ以下の特徴を有する。
【０００９】
第１の発明は、レーザ光の通過領域にブレーズ型回折格子が形成された対物レンズを有する光ピックアップ装置において、異なる波長のレーザ光を出射するレーザ光源と、記録媒体からの戻り光をメイン光とサブ光に分割する光分割素子と、前記メイン光を受光するとともに該メイン光の状態に応じて第１のフォーカスエラー信号を生成するためのセンサー群を有する第１の光検出器と、前記サブ光を受光するとともに該サブ光の状態に応じて第２のフォーカスエラー信号を生成するためのセンサー群を有する第２の光検出器を備えることを特徴とする。ここで、前記光分割素子と前記第１および第２の光検出器は、前記対物レンズを光軸方向に変位させたときに、前記ブレーズ型回折格子によって回折された各次数の回折光に応じて前記第１および第２のフォーカスエラー信号上にそれぞれ生じる複数のＳカーブの出現タイミングが、前記対物レンズ変位時の時間軸方向において互いにほぼ１タイミングずつずれることとなるよう調整されている。
【００１０】
第２の発明は、前記第１の発明に係る光ピックアップ装置において、前記第１および第２の光検出器は、その受光面がそれぞれ同一平面上に位置づけられるようして一体的に形成され、前記光分割素子は、前記Ｓカーブの出現タイミングが前記対物レンズ変位時の時間軸方向において互いにほぼ１タイミングずつずれることとなるよう、前記戻り光の拡散状態を調整することを特徴とする。
【００１１】
第３の発明は、前記第１または第２の発明に係る光ピックアップ装置において、前記光分割素子は、前記戻り光の通過領域に波長選択性の回折パターンを有するホログラム素子により構成されていることを特徴とする。
【００１２】
第４の発明は、前記第３の発明に係る光ピックアップ装置において、前記第１および第２の光検出器の何れか一方は、前記レーザ光源から出射される各波長のレーザ光のうちその光軸が基準レーザ光の光軸に一致するレーザ光を受光する位置に配置され、他方は、前記基準レーザ光の光軸に対して光軸ずれが生じているレーザ光を受光する位置に配置されており、前記ホログラム素子には、このようにして配置された前記第１および第２の光検出器に対し、当該選択波長に対応する波長のレーザ光を前記メイン光とサブ光に分割してそれぞれ導くような回折パターンが形成されていることを特徴とする。
【００１３】
第５の発明は、前記第１ないし第４の発明のうち何れか一つの係る光ピックアップ装置を具備する光ディスク装置において、前記第１の光検出器から出力される信号から前記第１のフォーカスエラー信号を生成する第１の演算回路と、前記第２の光検出器から出力される信号から前記第２のフォーカスエラー信号を生成する第２の演算回路と、前記第１のフォーカスエラー信号と前記第２のフォーカスエラー信号の間の差分を算出してサーボに用いるフォーカスエラー信号を生成する第３の演算回路を有することを特徴とする。
【００１４】
第６の発明は、前記第５の発明に係る光ディスク装置において、前記第３の演算回路は、前記第１のフォーカスエラー信号と前記第２のフォーカスエラー信号の振幅レベルを調整するためのアンプ回路を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、第１のフォーカスエラー信号と第２のフォーカスエラー信号の差分をとることにより、不用なＳカーブが相殺され、または、その振幅値が、不要なＳカーブの誤検出に影響しない程度にまで抑制される。よって、本発明によれば、対物レンズ通過時の回折作用によって光検出器近傍に複数の焦点が生じる場合にも、目標の適正焦点位置に対するフォーカスエラー信号のＳカーブを、円滑に導き出すことができる。
【００１６】
このとき、第６の発明のように、アンプ回路によって第１のフォーカスエラー信号と第２のフォーカスエラー信号の振幅レベルが同程度になるように調整した後に、第１のフォーカスエラー信号と第２のフォーカスエラー信号の差分をとるようにすれば、不要なＳカーブを相殺することができる。よって、適正焦点に対するフォーカスエラー信号のＳカーブを精度良く導き出すことができる。
【００１７】
この他、第２の発明によれば、第１および第２の光検出器が一体形成できるため、光検出器の構成を簡素なものとすることができる。
【００１８】
また、第３の発明のように光分割素子をホログラム素子により構成すれば、光分割素子の構成を簡素なものとすることができ、また、このホログラム素子を波長選択性の回折パターンを有するものとすることにより、目標波長以外の戻り光の減衰を抑制することができる。
【００１９】
また、第４の発明によれば、第１および第２の光検出器を、メイン光とサブ光の受光用の他、選択波長以外の波長の戻り光を受光するための光検出器として共用することができ、光検出器の簡素化を図ることができる。
【００２０】
本発明の特徴は、以下に示す実施の形態により更に明らかとなろう。ただし、以下の実施の形態は、あくまでも、本発明の一つの実施形態であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義は、以下の実施の形態に記載されたものに制限されるものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。
【００２２】
図１に、実施の形態に係る光ピックアップ装置の光学系の構成を示す。なお、同図には、便宜上、光ディスク装置側の構成である再生回路２０１とサーボ回路２０２が併せて示されている。
【００２３】
図示の如く、光ピックアップ装置は、半導体レーザ１１と、３ビーム用回折格子１２と、コリメートレンズ１３と、半導体レーザ１４と、３ビーム用回折格子１５と、コリメートレンズ１６と、ダイクロプリズム１７と、偏光ビームスプリッタ１８と、λ／４板１９と、ミラー２０と、開口制限素子２１と、対物レンズ２２と、対物レンズ駆動アクチュエータ２３と、収束レンズ２４と、ＨＯＥ（Holographic Optical Element）２５と、光検出器２６を備えている。
【００２４】
半導体レーザ１１は、次世代ＤＶＤ（以下、ＨＤＤＶＤと称する）用の青色レーザ光（波長：７０８ｎｍ）を出射する。３ビーム用回折格子１２は、半導体レーザ１１から出射された青色レーザ光を、０次回折光と±１次回折光の３ビームに分割する。コリメートレンズ１３は、３ビーム用回折格子１２によって３ビームに分割された青色レーザ光を平行光に変換する。
【００２５】
半導体レーザ１４は、ＣＤ用の赤外レーザ光（波長：７８５ｎｍ）を出射するレーザ素子１４ａと、ＤＶＤ用の赤色レーザ光（波長：６５５ｎｍ）を出射するレーザ素子１４ｂを一つのＣＡＮ内に内蔵している。３ビーム用回折格子１５は、半導体レーザ１４から出射された赤外レーザ光および赤色レーザ光を、それぞれ０次回折光と±１次回折光の３ビームに分割する。かかる３ビーム用回折格子１５は、赤外レーザ光を３ビームに分割する波長選択性の回折格子と、赤色レーザ光を３ビームに分割する波長選択性の回折格子から構成されている。コリメートレンズ１６は、３ビーム用回折格子１５によって３ビームに分割された赤外および赤色レーザ光をそれぞれ平行光に変換する。ここで、コリメートレンズ１６は、各波長のレーザ光に対し色消し効果を実現できるよう、アッベ数と曲率（球面）が調整された複数枚のレンズを貼り合わせて形成されている。
【００２６】
ダイクロプリズム１７は、コリメートレンズ１３から入射される青色レーザ光を透過するとともに、コリメートレンズ１６から入射された赤外および赤色レーザ光を反射する。ここで、ダイクロプリズム１７と、半導体レーザ１１および１４は、ダイクロプリズム１７を透過した後の青色レーザ光の光軸と、ダイクロプリズム１７によって反射された後の赤色レーザ光（レーザ素子１４ｂから出射）の光軸が一致するよう、それぞれの配置が調整されている。なお、ダイクロプリズム１７によって反射された後の赤外レーザ光（レーザ素子１４ａから出射）は、青色レーザ光の光軸からずれた状態にて、偏光ビームスプリッタ１８以降の光路を進む。
【００２７】
偏光ビームスプリッタ１８は、ダイクロプリズム１７側から入射される各波長のレーザ光（直線偏光）を略全透過する。λ／４板１９は、偏光ビームスプリッタ１８を透過した各波長のレーザ光（直線偏光）を円偏光に変換する。また、ディスクから反射された各波長のレーザ光（戻り光）を、ディスクへの入射時とは直交する直線偏光に変換する。したがって、ディスクからの戻り光は、偏光ビームスプリッタ１８によって略全反射され、集光レンズ２４に導かれる。
【００２８】
ミラー２０は、λ／４板１９によって円偏光に変換された各波長のレーザ光を開口制限素子２１方向に反射する。開口制限素子２１は、ＣＤ用の赤外レーザ光のみ外周部を遮光し、対物レンズ２２に対するＣＤ用レーザ光の有効径を調整する。開口制限素子２１として、たとえば、回折素子が用いられる。この回折素子には、赤外レーザ光の外周部が入射する位置に、波長選択性の回折パターンが形成されており、このパターンの回折作用によって、赤外レーザ光の外周部が発散される。
【００２９】
対物レンズ２２は、図１０を参照して説明した回折型の対物レンズによって構成されている。ここで、対物レンズ２２のブレーズ型回折格子とレンズ曲面は、各波長のレーザ光がそれぞれ対応するディスクの記録層上に適正に収束されるよう設計されている。ここで、ブレーズ型回折格子は、青色レーザ光の３次回折光における回折効率が最大となるよう設計されている。このとき、赤外レーザ光は、上述の如く、ブレーズ型回折格子によって１次回折光と２次回折光に分離され、それぞれ、対物レンズ２２によって収束される。
【００３０】
ブレーズ型回折格子によって分離される１次回折光と２次回折光のうち２次回折光がＣＤ用レーザ光として用いられる。すなわち、２次回折光の焦点位置が、ＣＤの記録層上に収束されるよう、フォーカスサーボが掛けられる。
【００３１】
対物レンズ駆動アクチュエータ２３は、サーボ回路２０２からのサーボ信号に応じて対物レンズ２２をフォーカス方向およびトラッキング方向に駆動する。なお、対物レンズアクチュエータ２３の構成は、従来周知であるので、説明を省略する。
【００３２】
集光レンズ２４は、偏光ビームスプリッタ１８から入射されるレーザ光に非点収差を導入する。
【００３３】
ＨＯＥ２５は、集光レンズ２４から入射されるレーザ光のうち、赤外レーザ光をメイン光とサブ光に分離し、それぞれ、光検出器２６上のセンサーパターン上に導く。ＨＯＥ２５には、レーザ光の入射側側面に、赤外レーザ光をメイン光とサブ光に分離するための波長選択性ホログラムが形成されている。このホログラムは、赤外レーザ光をメイン光とサブ光に分離する光学作用の他、サブ光を拡散させてその焦点距離をメイン光よりも遠ざける光学作用を、赤外レーザ光に導入するパターンを有する。なお、ＨＯＥ２５の光学作用および光検出器２６上におけるメイン光とサブ光の収束状態については、追って詳述する。
【００３４】
光検出器２６には、青色レーザ光と赤色レーザ光の共通光軸上に位置するセンサーパターンと、赤外レーザ光の光軸上に位置するセンサーパターンの２つのセンサーパターンが形成されている。これら２つのセンサーパターンは受光面が同一平面上に位置するようにして形成されている。ＨＯＥ２５にて分離されたメイン光とサブ光のうち、メイン光は赤外レーザ光の光軸上に位置するセンサーパターンによって受光され、サブ光は青色レーザ光と赤色レーザ光の共通光軸上に位置するセンサーパターンによって受光される。なお、光検出器２６と２つのセンサーパターンの構成については、追って詳述する。
【００３５】
図２に、赤外レーザ光が対物レンズ２２から光検出器２６の近傍位置に達するまでの状態を示す。なお、同図には、便宜上、ＣＤ記録面から反射された後の赤外レーザ光の光路をＣＤ記録面を面対称として折り返した状態が示されている。
【００３６】
赤外レーザ光は、対物レンズ２２上のブレーズ型回折格子によって回折され、１次回折光（図中：破線）と２次回折光（図中：実線）に分離される。ＯＮフォーカス状態において、２次回折光はＣＤ記録面上に収束され（図中：２次）、１次回折光はこれよりさらに対物レンズ２２から離れた位置に収束される（図中：１次）。
【００３７】
ＣＤ記録面によって反射された１次回折光（戻り光）は、復路において再び、対物レンズ２２上のブレーズ型回折格子によって回折されることにより、１次回折光（図中：一点鎖線）と２次回折光（図中：破線）に分離される。また、２次回折光（戻り光）は、復路において再び、対物レンズ２２上のブレーズ型回折格子によって回折されることにより、１次回折光（図中：点線）と２次回折光（図中：実線）に分離される。
【００３８】
それぞれの回折光は、集光レンズ２４によって収束作用（非点収差作用）を受けた後、ＨＯＥ２５によってメイン光とサブ光に分離される。このとき、サブ光は、同時に、ＨＯＥ２５から発散作用を受け、メイン光よりも焦点位置が対物レンズ２２から離れた位置に遠ざけられる。
【００３９】
しかして、それぞれの回折光は、光検出器２６の近傍位置において、それぞれ異なる焦点位置（ビームスポットが真円となる位置）に収束する。
【００４０】
すなわち、往路においてブレーズ型回折格子によって１次回折され、且つ、復路においてブレーズ型回折格子によって１次回折されたメイン光およびサブ光は、それぞれ、図中、焦点群Ａおよび焦点群Ｂの１次／１次の位置に収束する。また、往路においてブレーズ型回折格子によって２次回折され、且つ、復路においてブレーズ型回折格子によって２次回折されたメイン光およびサブ光は、それぞれ、図中、焦点群Ａおよび焦点群Ｂの２次／２次の位置に収束する。
【００４１】
往路においてブレーズ型回折格子によって１次回折され、且つ、復路においてブレーズ型回折格子によって２次回折されたメイン光およびサブ光は、それぞれ、図中、焦点群Ａおよび焦点群Ｂの１次／２次の位置に収束する。また、往路においてブレーズ型回折格子によって２次回折され、且つ、復路においてブレーズ型回折格子によって１次回折されたメイン光およびサブ光は、それぞれ、図中、焦点群Ａおよび焦点群Ｂの２次／１次の位置に収束する。なお、焦点群Ａの１次／２次の収束位置と２次／１次の収束位置は、略同じ位置となる。また、焦点群Ｂの１次／２次の収束位置と２次／１次の収束位置もまた、略同じ位置となる。
【００４２】
上記光検出器２６に配された２つのセンサーパターンの受光面は、図中の２次／２次の収束位置に配置される。ＨＯＥ２５には、これら２つのセンサーパターン上にそれぞれメイン光およびサブ光を導くための回折角を与えるとともに、サブ光の２次／２次の収束位置とメイン光の２次／１次および１次／２次の収束位置をセンサー受光面に平行な略同一の平面上に位置づけ、また、サブ光の２次／１次および１次／２次の収束位置とメイン光の１次／１次の収束位置をセンサー受光面に平行な略同一の平面上に位置づけるような拡散作用をサブ光に導入するホログラムパターンが形成されている。
【００４３】
図３に、光検出器２６に配された２つのセンサーパターンの構成と、各センサーから出力される検出信号をもとにフォーカスエラー信号を生成するための演算回路を示す。同図の演算回路は、上記サーボ回路２０２に含まれている。
【００４４】
なお、同図には、トラッキングエラー信号を生成するための演算回路の構成が省略されている。トラッキングエラー信号はＤＰＰ（Differential Push Pull）法にて生成される。
【００４５】
３ビーム用回折格子１２、１５によって０次回折光と±１次回折光に分割される各波長のレーザ光のうち、ＣＤ用赤外レーザ光のメイン光の０次回折光と±１次回折光は、それぞれ、センサー群Ａ１〜Ｄ１とセンサー群Ｅ１〜Ｈ１およびセンサー群Ｉ１〜Ｌ１の中央に収束され、サブ光の０次回折光と±１次回折光は、それぞれ、センサー群Ａ２〜Ｄ２とセンサー群Ｅ２〜Ｈ２およびセンサー群Ｉ２〜Ｌ２の中央に収束される。また、ＨＤＤＶＤ用青色レーザ光とＤＶＤ用赤色レーザ光の０次回折光と±１次回折光は、それぞれ、センサー群Ａ２〜Ｄ２とセンサー群Ｅ２〜Ｈ２およびセンサー群Ｉ２〜Ｌ２の中央に収束される。
【００４６】
青色レーザ光または赤色レーザ光の発光時には、センサー群Ａ２〜Ｄ２の各センサーから出力される信号Ｓａ２〜Ｓｄ２をもとに、加算回路１０４、１０５と減算回路１０６によって、ＦＥ２＝（Ｓａ２＋Ｓｄ２）−（Ｓｂ２＋Ｓｃ２）が実行され、フォーカスエラー信号が生成される。このとき、トラッキングエラー信号Ｔｒ２は、図示省略の演算回路によって、センサー群Ａ２〜Ｄ２の各センサーから出力される信号Ｓａ２〜Ｓｄ２と、センサー群Ｅ２〜Ｈ２およびセンサー群Ｉ２〜Ｌ２の各センサーから出力される信号Ｓｅ２〜Ｓｈ２およびＳｉ２〜Ｓｌ２をもとに、Ｔｒ２＝（Ｓａ２＋Ｓｃ２）−（Ｓｂ２＋Ｓｄ２）−ｋ｛（Ｓｅ２＋Ｓｇ２）−（Ｓｆ２＋Ｓｈ２）＋（Ｓｉ２＋Ｓｋ２）−（Ｓｊ２＋Ｓｌ２）｝が実行され生成される。なお、ｋは、０次回折光と±１次回折光の光量差に依存する乗数である。
【００４７】
これに対し、赤外レーザ光の発光時には、加算回路１０１、１０２および減算回路１０３と、加算回路１０４、１０５および減算回路１０６と、アンプ１０７と、減算回路１０８による演算処理が実行されてフォーカスエラー信号が生成される。
【００４８】
すなわち、センサー群Ａ１〜Ｄ１の各センサーから出力される信号Ｓａ１〜Ｓｄ１をもとに、加算回路１０１、１０２と減算回路１０３によって、ＦＥ１＝（Ｓａ１＋Ｓｄ１）−（Ｓｂ１＋Ｓｃ１）が実行され、フォーカスエラー信号ＦＥ１が生成される。また、センサー群Ａ２〜Ｄ２の各センサーから出力される信号Ｓａ２〜Ｓｄ２をもとに、加算回路１０４、１０５と減算回路１０６によって、ＦＥ２＝（Ｓａ２＋Ｓｄ２）−（Ｓｂ２＋Ｓｃ２）が実行され、フォーカスエラー信号ＦＥ２が生成される。そして、アンプ１０７によってフォーカスエラー信号ＦＥ２がα倍に増幅された後、減算回路１０８によって、ＦＥ＝ＦＥ１−α・ＦＥ２が実行される。これにより、ＣＤ用のフォーカスエラー信号が生成される。ここで、アンプ１０７の増幅率αは、後述の如く、フォーカスエラー信号上に現れる不要なＳカーブを十分に抑制し得るものに設定される。
【００４９】
なお、赤外レーザ光の発光時におけるトラッキングエラー信号は、上記青色レーザ光または赤色レーザ光の発光時と同様にして生成される。すなわち、図示省略の演算回路によって、センサー群Ａ１〜Ｄ１の各センサーから出力される信号Ｓａ１〜Ｓｄ１と、センサー群Ｅ１〜Ｈ１およびセンサー群Ｉ１〜Ｌ１の各センサーから出力される信号Ｓｅ１〜Ｓｈ１およびＳｉ１〜Ｓｌ１をもとに、Ｔｒ１＝（Ｓａ１＋Ｓｃ１）−（Ｓｂ１＋Ｓｄ１）−ｋ｛（Ｓｅ１＋Ｓｇ１）−（Ｓｆ１＋Ｓｈ１）＋（Ｓｉ１＋Ｓｋ１）−（Ｓｊ１＋Ｓｌ１）｝が実行され、ＣＤ用のトラッキングエラー信号が生成される。
【００５０】
図４に、赤外レーザ光を発光させつつ対物レンズ２２を光軸方向に変位させた時に上記フォーカスエラー信号ＦＥ１、ＦＥ２（アンプ１０７にて増幅された後のもの）上に現れるＳカーブと、ＦＥ＝ＦＥ１−α・ＦＥ２の実行により生成されるＣＤ用のフォーカスエラー信号の波形を示す。
【００５１】
図示の如く、フォーカスエラー信号ＦＥ１とＦＥ２上には、図２に示す焦点群Ａと焦点群Ｂの各焦点位置に応じて、それぞれ、３つのＳカーブが生じる。
【００５２】
上記の如く、ＨＯＥ２５には、サブ光の２次／２次の収束位置とメイン光の２次／１次および１次／２次の収束位置を略同一平面上に位置づけ、また、サブ光の２次／１次および１次／２次の収束位置とメイン光の１次／１次の収束位置を略同一平面上に位置づけるような拡散作用をサブ光に導入するホログラムパターンが形成されている（図２参照）。このため、図４に示す如く、メイン光の２次／１次および１次／２次の収束位置によってフォーカスエラー信号ＦＥ１上に現れるＳカーブの出現タイミングは、サブ光の２次／２次の収束位置によってフォーカスエラー信号ＦＥ２上に現れるＳカーブの出現タイミングと略一致し、また、メイン光の１次／１次の収束位置によってフォーカスエラー信号ＦＥ１上に現れるＳカーブの出現タイミングは、サブ光の２次／１次および１次／２次の収束位置によってフォーカスエラー信号ＦＥ２上に現れるＳカーブの出現タイミングと略一致する。
【００５３】
また、光検出器２６に配された２つのセンサーパターンの受光面は、上記の如く、共に、図２の２次／２次の収束位置に配置されているため、サブ光の２次／２次の回折光は、メイン光の２次／２次の回折光ほど急峻に受光面上に収束せず、ややぼけた状態にて受光面上に緩やかに収束する。このため、サブ光の２次／２次の収束位置によってフォーカスエラー信号ＦＥ２上に現れるＳカーブの対物レンズ変位方向におけるスパンは、メイン光の２次／２次の収束位置によってフォーカスエラー信号ＦＥ２上に現れるＳカーブのスパンよりも大きくなり、結果的に、メイン光の２次／１次および１次／２次の収束位置によってフォーカスエラー信号ＦＥ２上に現れるＳカーブのスパンと同程度の広がりを持つものとなる。
【００５４】
したがって、これら２つのＳカーブの振幅を略同程度とするようアンプ１０７の増幅率αを設定すると、ＦＥ１−α・ＦＥ２を実行することにより、これら２つＳカーブが互いに相殺され、図４の最下段に示す如く、対物レンズ位置Ｐ１における不要なＳカーブが抑制される。
【００５５】
同様に、サブ光の２次／１次および１次／２次の収束位置によってフォーカスエラー信号ＦＥ２上に現れるＳカーブの対物レンズ変位方向におけるスパンは、メイン光の１次／１次の収束位置によってフォーカスエラー信号ＦＥ２上に現れるＳカーブのスパンと同程度の広がりを持つものとなるため、ＦＥ１−α・ＦＥ２を実行することにより、これら２つＳカーブが互いに相殺され、図４の最下段に示す如く、対物レンズ位置Ｐ２における不要なＳカーブが抑制される。
【００５６】
したがって、図３の減算回路１０８から出力されるＣＤ用フォーカスエラー信号には、図４の最下段に示すとおり、メイン光の２次／２次の収束位置におけるＳカーブ（対物レンズ位置Ｐ０）と、サブ光の１次／１次の収束位置におけるＳカーブ（対物レンズ位置Ｐ３）が現れる。このとき、サブ光の１次／１次回折光は、センサーパターンの受光面上にかなりぼやけた状態にて収束するため、対物レンズ位置Ｐ３に現れるＳカーブの振幅は、フォーカスサーボに影響しない程度に小さいのものとなる。
【００５７】
したがって、図３の減算回路１０８から出力されるＣＤ用フォーカスエラー信号を用いることにより、赤外レーザ光の発光時におけるフォーカスサーボの引き込み動作およびその後のサーボ動作を円滑に実行することができる。
【００５８】
図５および図６に、ＨＯＥ２５に形成されるホログラムの構成例を示す。
【００５９】
図５は、ＨＯＥ２５のホログラムを４ステップの格子パターンにて構成したときのシミュレーション結果である。なお、このシミュレーションは、ｄ線に対する屈折率ｎｄが１．５４、アッベ数ｖｄが５０の材料にてＨＯＥを構成し、そのレーザ光入射面に４ステップ格子パターンを形成したときのものである。
【００６０】
図示の如く、格子パターンの１ステップの高さをＨ＝７．３μｍに設定すると、波長４０８ｎｍの青色レーザ光の０次回折光の回折効率と、波長６５５ｎｍの赤色レーザ光の０次回折光の回折効率を、それぞれ９９．０％程度に維持しながら、波長７８５ｎｍの赤外レーザ光の０次回折光と１次回折光の回折効率を、それぞれ９０．０％および４．０％に設定することができる。
【００６１】
図６は、ＨＯＥ２５に形成されるホログラムパターンの構成例を示す図である。
【００６２】
同図のホログラムパターンは、同図に示す位相伝達関数のＹの項、Ｘ2の項、Ｙ2の項、Ｘ4の項、Ｘ2・Ｙ2の項、およびＹ4の項の係数Ｃｎに、それぞれ０．００６６６６６６、０．０３３３３３３３、０．０３３３３３３３、−０．０００２１、−０．０００４３、および、−０．０００２１を代入し、その他の項の係数を全て０として設計したときのものである。
【００６３】
このホログラムパターンによって、赤外レーザ光（波長：７８５ｎｍ）の１次回折光（サブ光）は、焦点距離が−１５ｍｍ（集束レンズ２４による焦点距離よりもさらに１５ｍｍだけ焦点距離が大きくなる）となる拡散作用を受ける。また、赤外レーザ光の１次回折光（サブ光）は、このホログラムパターンによる回折作用よって、回折角０．００６６６７（ｒａｄ）にて、その光軸がメイン光の光軸から曲げられる。
【００６４】
したがって、上記図３に示す２つのセンサーパターン間におけるずれ方向の位置関係が、メイン光とサブ光の回折角として表したときに、０．００６６６７（ｒａｄ）にあり、且つ、サブ光の焦点距離を−１５ｍｍとすることによって、図２に示す如く、サブ光の２次／２次の収束位置とメイン光の２次／１次および１次／２次の収束位置を略一致させることができる場合、図６に示すホログラムパターンをＨＯＥ２５に形成することにより、上記図４を参照して説明した不要Ｓカーブの相殺作用を実現することができる。このとき、ＨＯＥ２５のホログラムを図５に示す如く設計すれば、ＨＯＥ２５による青色レーザ光と赤色レーザ光の減衰がほぼ抑制される。これにより、青色レーザ光と赤色レーザ光に対する影響を回避しながら、赤外レーザ光における不要Ｓカーブの相殺作用を実現することができる。
【００６５】
なお、ＨＯＥ２５のホログラムパターンは、図６に限定されるものではなく、光検出器２６上における２つのセンサーパターン間のズレ量と、図２に示す焦点群Ａおよび焦点群Ｂの位置関係に応じて適宜調整され得るものである。ホログラムパターンの設計時には、通常、光検出器２６上における２つのセンサーパターン間のズレ量に応じて±１次回折光の回折角が求められ、さらに、図２に示す焦点群Ａおよび焦点群Ｂの位置関係に応じて＋１回折光または−１次回折光に導入されるべき拡散作用の大きさ（焦点距離の変動量）が求められる。そして、求められた回折角と拡散作用が得られるよう、ホログラムパターンの設計値（位相伝達関数の係数値）がシミュレーションされ調整される。
【００６６】
以上、本実施の形態によれば、赤外レーザ光の発光時にフォーカスエラー信号上に生じる不要なＳカーブを抑制することができるため、フォーカスサーボの引き込み動作とその後のフォーカスサーボ動作を円滑に行うことができる。また、ＨＤＤＶＤ用（青色レーザ光受光用）およびＤＶＤ用（赤色レーザ光受光用）のセンサーパターンをＣＤ用レーザ光のサブ光受光用として共用するようにしたため、別途、サブ光受光用のセンサーパターンを配する必要がなく、よって、光検出器上のセンサーパターンを簡素なものとすることができる。
【００６７】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、適宜種々の変更が可能なものである。
【００６８】
たとえば、上記実施の形態では、半導体レーザ１４から出射されるレーザ光のうち赤色レーザ光を青色レーザ光の光軸に一致させるようにしたが、図７に示すように、赤外レーザ光の方を青色レーザ光の光軸に一致させるようにすることもできる。この場合、光検出器２６上のセンサーパターンと各レーザ光の関係および演算回路の構成は、図８に示すように変更される。
【００６９】
また、図９に示すように、１ＣＡＮ内に、青色レーザ光、赤色レーザ光および赤外レーザ光をそれぞれ発光するレーザ素子を全て内蔵する半導体レーザ３１を用いることもできる。同図では、光軸調整用のホログラム素子３２にて赤色レーザ光が青色レーザ光の光軸に整合される。
【００７０】
このホログラム素子３２には、図５に示すようなステップ型のホログラムパターンが形成されている。ここで、格子パターンのステップ高さＨは、青色レーザ光、赤色レーザ光および赤外レーザ光の回折効率がそれぞれ所望の値となるような値に設定される。また、ホログラム素子３２に形成されるホログラムパターンは、赤色レーザ光の１次回折光の光路を青色レーザ光の光軸に整合させるような回折角を与えるものとされる。このホログラムパターンは、図６の位相伝達関数の係数値を適宜調整することにより設定される。
【００７１】
なお、図９に示す３ビーム用回折格子３３は、半導体レーザ３１から出射される各波長のレーザ光を、それぞれ０次回折光と±１次回折光の３ビームに分割する。３ビーム用回折格子３３は、青色レーザ光、赤色レーザ光および赤外レーザ光をそれぞれ３ビームに分割する３つの波長選択性の回折格子から構成される。
【００７２】
図９に示す構成の場合、光検出器２６上のセンサーパターンと各レーザ光の関係および演算回路の構成は、上記実施の形態と同じく、図３に示すものとなる。なお、図９において、ホログラム素子３２によって赤外レーザ光の方を青色レーザ光の光軸に整合させる場合は、光検出器２６上のセンサーパターンと各レーザ光の関係および演算回路の構成は、図８に示すものとなる。
【００７３】
また、上記実施の形態では、青色レーザ光と赤色レーザ光の他、赤外レーザ光も無限系にて対物レンズに入射させるようにしたが、本発明は、赤外レーザ光を対物レンズに有限系にて入射させる場合にも適用可能である。
【００７４】
また、上記実施の形態では、アンプ１０７によって不要Ｓカーブの振幅が略同じとなるよう調整したが、ＨＯＥ２５の回折効率を調整することにより、不要Ｓカーブの振幅を略同じ大きさに合わせるようにすることもできる。
【００７５】
さらに、上記実施の形態では、光検出器２６上の２つのセンサーパターンの受光面を同一平面としつつ、ＨＯＥ２５からサブ光に付与される拡散作用によって、図２に示すような焦点群の位置関係を実現し、これにより、図３に示すＳカーブのタイミング関係を実現するようにしたが、２つのセンサーパターンの受光面をメイン光の光軸方向に前後させることによって、図３に示すＳカーブのタイミング関係を実現するようにすることもできる。
【００７６】
この他、上記実施の形態では、フォーカスエラー信号の生成方法として非点収差法を用いたが、本発明は、ビームサイズ法等、他のフォーカスエラー信号の生成方法を適用した構成にも適用可能である。同様に、トラッキングエラー信号の生成方法も、ＤＰＰ法以外の方法を用いることができる。
【００７７】
本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】実施の形態に係る光ピックアップ装置の光学系の構成を示す図
【図２】実施の形態に係る赤外レーザ光の状態を示す図
【図３】実施の形態に係るセンサーパターンと演算回路の構成を示す図
【図４】実施の形態に係るフォーカスエラー信号の波形状態を示す図
【図５】実施の形態に係るＨＯＥの構成例を説明する図
【図６】実施の形態に係るＨＯＥの構成例を説明する図
【図７】他の実施の形態に係る光ピックアップ装置の光学系の構成を示す図
【図８】他の実施の形態に係るセンサーパターンと演算回路の構成を示す図
【図９】他の実施の形態に係る光ピックアップ装置の光学系の構成を示す図
【図１０】回折型対物レンズを用いた場合の課題を説明する図
【符号の説明】
【００７９】
１１、１４  …  半導体レーザ
１４ａ、１４ｂ  …  レーザ素子
２５  …  ＨＯＥ
２６  …  光検出器
３１  …  半導体レーザ
１０１、１０２、１０４、１０５  …  加算回路
１０３、１０６、１０８  …  減算回路
１０７  …  アンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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